Система технической диагностики динамических объектов

(54) СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть ис лользовано при построении систем функционального контроля динамических объектов,состоящих из элементарных динамических звеньев. Цель изобретения повышение достоверности диагностирования динамических параметров, Система содержит модели функциональных Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано при построении систем функционального контроля динамических объектов, состоящих из элементарных динамических звеньев,Целью изобретения является повышение достоверности диагностированиядинамических параметров,Контроль параметров функциональныхэлементов динамического. объекта осуществляется по группам, обеспечивающим независимость параметров один отдругого. Это достигается за счет того,что используется совокупность независимых моделей функционирования элеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ.ЯО 158746 2элементов динамического объекта, алгебраические сумматоры, суммирующий узел и функциональные элементы объекта, диагностирования, нелинейные элементы, квадраторы, интеграторы, компараторы, элементы ИЛИ, НЕ, И, блок временных дискриминаторов, генератор тактовых импульсов, счетные триггеры. Изобретение основано на раздельном нелинейном дискриминирующем преобразовании разностных сигналов, снимаемых с отдельных функциональных элементов динамического объекта и их моделей. При этом разностный сигнал К не содержит составляющих, обусловленных изменениями параметров, не описывающих элемент 1, Е поскольку контур диагностирования независим,а паразитные составляющие,пбступающие параллельно на элемент и на его модель, компенсируются. 4 ил. ментов, образованных разбиением объек та диагностирования на ряд элементарных.,звеньев, динамика каждого из которых описывается числом параметров, не большим трех. Тогда на анализируемую системой разность реального сигнала и эталона влияют параметры только того 3-го функционального элемен-. та, которому она соответствует,Разностный сигнал Кне содержит составляющих, обусловленных изменениями параметров, не входящих в элемент 1. Это происходит вследствие независимости контура диагностирования от других контуров, поскольку единый входной сигнал усодержащий пара-.ы (р) = "- Ктрк+ - к", = р,(к); 55 зитные составляющие, поступая параллельно на элемент и его модель, компенсирует эти составляющие. Выходной сигнал у , содержащий полезную информацию об отклонениях пвраметров эле) 5 мента, аналогично работает в послещующих контурах диагностирования, для которых эта информация является шумовой.10На фиг. 1 - 4 представлена блоксхема системы.Система содержит модели 1 - 1М+ функциональных элементов динамического объекта, алгебраические сумматоры 2, - 2 , суммирующий узел 3 и функциональные элементы 4 - 7 объекта 8 диагностирования, нелинейные элеОфЬсП Кпи(р) -ис Ь сР 0 П П Т)(1+Т1 ф1 "где Т - постоянные времени;К и- коэффициенты усиления и затухания;р - операторный аргумент.При этом функциональный элемент4 является интегрирующим элементом(диагностируемые параметры Т и К), 3 Оэлемент 5 - апериодическое звено первого порядка (Т и К),. элемент 6 - колебательное звено (Т, К и ), элементобратной связи 7 - пропорциональноезвено (К),Система работает следующим образом.На выходах сумматоров 2 формиру -)ются разности между реальными выход -ными сигналами функциональных элементов (У ) и эталонными (Е ), которыевырабатывают модели 1к = у - е)Далее эти разности поступают на 45входы соответствующих нелинейных элементов 9;, причем каждая разность К,.)параллельно преобразуется в нелинейных элементах с операторами д настро 1енных на диагностирование дннамических параметров, задающих динамикутолько )-го функционального элемента.Для функционального элемента 4 спередаточной функциейВ качестве объекта 8 диагностирования может использоваться динамическая система, состоящая из пропорциональных, интегрирующих, апериодических и колебательных звеньев, разомкнутая передаточная функция у которой; представлена, например, как р)(1+ 2 фт р+Тур) у ддля функционального элемента 5 с пе -редаточной функцией ы (р)К1+ т.р для функционального элемента 6 с передаточной функцией Кмм1 + 2 1 Т, р+Т,1 рк11-3 к11.)ТЪП-к1 т1-э (К 11-) к11-1ФК 11-1 для функционального элемента 7 с передаточной функцией(р)ь= кк=ц (к).Преобразованные разности К 1 возво 1 дятся в квадрат элементами 10, и интегрируются элементами 11 на выходах которых образуются значения мер близости Б., используемые в качестве1меры сходства реального сигнала и эталона; Т сн- к",с.о менты 9 - 9, квадраторы 10 - 10 1, интеграторы 11, - 11компараторы 12 - 12 , элементы ИЛИ 13 . - 13 первые элементы НЕ 14, - 14, пары первых - вторых элементов И 15 - 151 2 пд блок 16 временных дискриминаторов, генератор 17 тактовых импульсов, второй элемент НЕ 18, счетные триггеры 19 и 20, третьи элементы И 21 - 215 1587В комиараторах 12, происходи г нов роговое оценивание Я . относительно по 1рогов 8;, Результат опенивания - логические сигналы:5 468 69логическую "1", соответствующуюотказу 1-й модели.В случае одновременного отказа какой-либо модели и выхода из допускапараметра высоким потенциалом инцицируется отказ по параметру, какнаиболее опасный с точки зрения последствий и первоочередный для принятиярешения в сравнении с отказом модели.Аналогично функционирует система вслучае отказа сразу нескольких параметров или нескольких моделей,Для подавления импульсных помехД 7 с длительностью меньшей чемТдН-- все логические сигналы прохоО, если 8 ( 8Оф1) если Б 3 Я3 О Полученные с выходов компараторов12 логические сигналы используютсядля получения информации об отказавших параметрах. Для этого они предварительно собираются по ИЛИ на эле -ментах 1 Зтак для Н 1 1 +1 1(В случае исправных моделей и нормально функционирующего по всем динамическим параметрам объекта 8 на выходах всех компараторов 12, (сигналыЬ,) присутствует низкий логический 20потенциал что соответствует логическим О на всех выходах системы У.Пусть модели 11 исправны, а отказал, например, -й параметр в 1-мфункциональном элементе, Тогда на выхо де. Ь . имеется высокий логический ловтенциал . Такой же потенциал естьи на выходе 1, , поскольку реакция объекта 8 на входноевоздействие х (с) при 1-м параметре 30)ушедшем за поле допуска, не совпадает с .эталонным сигналом 2 (Т), формируемым моделью 1 ,. Совпадение высоких потенциалов на входе элемента151, (сигналы Ни 1., ) дает логическую "1" на выходе Г , котораясовместно с логической "1" сигнала Ьлна выходе блока 16 (Р и 1. ) образу 10ет совпадение на входе логическоголэлемента 21 На выходе У +, присутствует высокий потенциал, означающийотказ -го параметра,В случае, когда объект 8 нормально функционирует по всем параметрам,а неисправна 1-я модель, в которой 45существенно отклонился от номинального значения модельный коэффициент,соответствующий д-му параметру, навыходе 1. также имеется высокий ло 1гический потенциал, однако, поскольку объект является нормально функцио -нирующим, реакция х цх совпадаетс эталонным сигналом 2,. На выходе 1.- логический "О", который,пройдя через элемент 14 , дает совпадение с сигналом Н на входе элемента 15. Результатом этого являетсявысокий потенциал на выходе Г 1 м. Пройдя через блок 16, он дает на выходе дят через блок 16 временных дискриминаторов,формула и з о б р е т е н и яСистема технической диагностики динамических объектов, с одержащая по числу ш функциональных элементов динамического объекта ш алгебраических сумматоров, а также по числу Р диагностических сигналов, блок 0 временных дискрими - наторов и по числу и параметров функциональных элементов и каналов нелинейного дискриминирующего преобразования, каждый из которых включает последовательно соединенные нелинейный элемент, квадратор, интегратор и компаратор, установочные входы интеграторов объдиноны и соединены с входом задания управляющих импульсов системы, отличающаяся тем, что, с целью повышения достоверности диагностирования динамических параметров, система дополнительно содержит (ш+1)-й алгебраический сумматор, (и+1)-й квадратор, (и+)-й интегратор, (и+1)-й компаратор, (ш+1)-ю модель функциональных элементов динамического объекта, ш элементов ИЛИ, щ первых и второй элементы НЕ, щ пар первых, вторых и третьих элементов И, генератор тактовых импульсов и два счетных триг.гера, выходы вторых элементов И соединены с выходами системы, вход и выход каждой модели функционального элемента связаны соответственно с входом моделируемого элемента и с входом первого слагаемого соответствующего алгебраического сумматора, вход второго слагаемого которого подключен к выходу того же моделируемого элемента, а выход - к входам нелинейных элементов, соответст 158 1468вующпх данному моделпруемс му -лемен - ту динамического объект, выходы компараторов, соответствующих диагностическим параметрам каждого 1-го фэнк 5 ционального элемента, соединены с входами 1-го элемента ИЛИ, выходом подключенного к первым входам пер-.вых - вторых элементов И 1-й пары, второй вход первого элемента И 1-й пары соединен с выходом (п+1)-го компаратора, который через каждый )-й первый элемент НЕ соединен с вторым входом второго элемента И )-й пары, выходы всех компараторов и первых вторых элементов И подключены к со-, ответствующим информационным входам блока временных дискриминаторов, выходы которого, соответствующие отказам моделей функциональных элементов, 2 О являются первыми диагностическими выходами системы, а выход блока временных дискриминаторов, соответствующийотказу каждого 1-го функциональногоэлемента, подкпючен к первым входамтретьих элементов И соответствующихдиагностическим параметрам 1-го функционального элемента, вторые входыкоторых подсоединены к выходам блокавременных дискриминаторов, соответствующих отказам диагностических параметров 1-го функционального элементадинамического объекта, выход тактового генератора импульсов соединен сосчетным входом первого счетного триггера и через второй элемент НЕ - сосчетным входом второго счетного триггера, прямые и инверсные выходы счетных триггеров подключены к соответствующим управляющим входам блока временных дискриминаторов,В оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина Г(ю; ю)о-з каз 2418 Тираж 659 НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписное изобретениям и открытиям при ГК Раушская наб., д. 4/5